Linux0.11 中全局描述符表（GDT）

本文主要是介绍Linux0.11 中全局描述符表（GDT），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

      在Linux内核中，全局描述符表（Global Descriptor Table，简称GDT）是一个关键的数据结构，主要用于管理处理器的内存段和相关的权限与属性。它属于x86架构中的保护模式特性，允许操作系统对内存访问进行更精细的控制。

以下是GDT在Linux内核中的主要用途：

1. 内存段管理：GDT定义了各种内存段，如代码段、数据段、栈段等。每个段在GDT中都有一个描述符，该描述符包含了段的基地址、长度以及访问权限等信息。处理器使用这些描述符来确定对内存的访问是否合法。
2. 权限和属性控制：通过GDT中的描述符，操作系统可以控制哪些代码或数据可以被哪些处理器模式（如实模式或保护模式）访问。此外，还可以设置段的属性，如是否可执行、是否可写等。
3. 任务切换：在多任务操作系统中，GDT也用于任务切换。每个任务或进程可以有其自己的GDT，这样当任务切换时，处理器会加载新的GDT，从而切换到新的内存段和权限设置。
4. 保护机制：GDT是x86架构中保护机制的一部分，它与其他机制（如中断描述符表IDT、任务状态段TSS等）一起工作，确保系统的稳定性和安全性。

在Linux内核中，GDT的初始化和管理通常发生在内核启动的早期阶段。内核会设置适当的段描述符，并配置GDT的基地址和大小，以便处理器能够正确地使用它。

需要注意的是，随着操作系统和硬件架构的发展，一些现代操作系统和处理器可能不再直接使用传统的GDT，而是采用更先进的内存管理和保护机制。然而，对于基于x86架构的Linux系统来说，GDT仍然是一个重要的组成部分。

 图一

下面我们顺着源码的流程来看看GDT表的建立和他的用途在head.s中我们会看到 call setup_gdt这个函数：

startup_32:movl $0x10,%eaxmov %ax,%dsmov %ax,%esmov %ax,%fsmov %ax,%gslss _stack_start,%espcall setup_idtcall setup_gdtmovl $0x10,%eax		; reload all the segment registersmov %ax,%ds		; after changing gdt. CS was alreadymov %ax,%es		; reloaded in 'setup_gdt'mov %ax,%fsmov %ax,%gslss _stack_start,%espxorl %eax,%eax
1:	incl %eax		; check that A20 really IS enabledmovl %eax,0x000000	; loop forever if it isn'tcmpl %eax,0x100000je 1bsetup_gdt:lgdt gdt_descrret
gdt_descr:.word 256*8-1		# so does gdt (not that that's any.long _gdt		# magic number, but it works for me :^).align 3_gdt:	.quad 0x0000000000000000	/* NULL descriptor */.quad 0x00c09a0000000fff	/* 16Mb */.quad 0x00c0920000000fff	/* 16Mb */.quad 0x0000000000000000	/* TEMPORARY - don't use */.fill 252,8,0			/* space for LDT's and TSS's etc */

lgdt gdt_descr这条指令的意思就是把 gdt_48 放到gdtr寄存器中。gdt_descr是个标签，gdt_descr由一个word 型 和一个long 型的数字组成。

从代码中可以看到 界限值是256*8-1 = 2047.可以从实验中看到这个值0x5cb807ff

低16为的值0x7ff =2047. 还可以看到gdt 的地址在0x00005cb8 处的数据

有一处数据和源码中的有些不容暂时还不知道原因：0x00c09300 源码中是0x00c09200

_gdt:	.quad 0x0000000000000000	/* NULL descriptor */.quad 0x00c09a0000000fff	/* 16Mb */.quad 0x00c0920000000fff	/* 16Mb */.quad 0x0000000000000000	/* TEMPORARY - don't use */.fill 252,8,0			/* space for LDT's and TSS's etc */

 目前的gdt 中只有四个项目的数据是我们提前写入的。后面我们在创建进程的时候调用fork 函数会创建每个进程的tss 和ldt，并且把对应的值写入到gdt 表中。

	set_tss_desc(gdt+(nr<<1)+FIRST_TSS_ENTRY,&(p->tss));set_ldt_desc(gdt+(nr<<1)+FIRST_LDT_ENTRY,&(p->ldt));

跑完整个main 函数后我们再来看gdt 表中的数据，多了一些数据。

我们查看进程表task总共有4个进程被创建

但是我们查看gdt 表中前14项被使用，除掉前面四个，有10个事被进程使用的，但是进程表中只有4个进程，这个是什么原因，应该是有进程退出了，但是没有清除掉gdt中的内容。shell 进程创建了两次第一次退出了。

从图九中可以看出 看出进程之间的关系

从图十可以看出task[2]位置的进程创建于task[3]之后，原来的进程应该是退出了。

下面我们来看看gdt 表中的存贮的内容的含义：

 64 个字节我们看gdt 中进程id 位0x1 的项目 的LDT  项目{a = 0xf2d00068,  b = 0x82fd}把它写成一个64位的数据0x000082fdf2d00068取出地址部分0x00fdf2d0.

我们从进程的任务表中查找到对应进程的ldt 表的地址是0xfdf2d8.

GDT 中tss 项目的数据内容和LDT类似，都可以通过gdt 表获取到对应地址处的数据。 

这篇关于Linux0.11 中全局描述符表（GDT）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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